消融布针方法、系统、计算机设备和存储介质与流程

本技术涉及冷冻消融，特别是涉及一种消融布针方法、系统、计算机设备和存储介质。

背景技术：

1、冷冻消融技术是利用深低温对局部组织进行冷冻的手段，可控地破坏和消融异常组织，以达到切除异常组织的目的。现有的冷冻消融技术一般是操作对象根据异常组织的大小，凭借经验来预估所需的消融针个数、针尖有效长度和消融时长，最后操作对象手动将消融针插入异常组织，这过程需要通过反复插拔来确定位置，最后实施冷冻并根据时间长短进行操作。

2、然而，目前的冷冻消融技术，操作对象无法评估冷冻消融的有效区域是否完全覆盖异常组织，对于消融针的个数、针尖有效长度及消融时长等参数，无法统一规划出精准的布针方案，而且在手动布针的过程中，需要进行反复的校准，造成多次损伤。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够根据异常组织的体积，自动规划出包括消融针的个数、针尖有效长度及消融时长的布针方案，让冷冻消融的有效治疗区域完全覆盖异常组织，同时避免损害正常组织的消融布针方法、系统、计算机设备和存储介质。

2、第一方面，本技术提供了一种消融布针方法，所述方法包括：

3、获取目标对象的医学影像中异常组织所对应的异常区域；

4、基于目标对象的组织参数以及消融针的针数、工作时长参数和物理参数进行仿真，生成不同针数场景下所产生多个布针方案；

5、基于预设筛选条件，从多个布针方案中确定最优布针方案，作为目标布针方案。

6、在其中一个实施例中，获取目标对象的医学影像中异常组织所对应的异常区域，包括：

7、对目标对象的核磁影像和实时超声影像分别进行三维建模，获得目标对象的核磁三维模型和实时的超声三维模型；核磁三维模型包括目标对象的三维轮廓和异常组织的三维轮廓；超声三维模型包括目标对象的实时三维轮廓；

8、将核磁三维模型与超声三维模型进行融合，获得目标对象在超声三维模型对应的超声坐标系下的融合三维模型；融合三维模型包括目标对象的实时三维轮廓和异常组织的三维轮廓；

9、将融合三维模型中异常组织的三维轮廓在超声坐标系下的位置和区域，作为异常组织所对应的异常区域。

10、在其中一个实施例中，将核磁三维模型与超声三维模型进行弹性融合，获得在超声三维模型对应的超声坐标系下的融合三维模型，包括：

11、平移和/或旋转核磁三维模型对应的核磁坐标系，直至核磁坐标系的中心与超声坐标系的中心重合，且核磁坐标系的各轴向方向与超声坐标系的各轴向方向一致，将核磁三维模型中目标对象的三维轮廓同步调整至与超声三维模型中目标对象的实时三维轮廓重合，获得在超声坐标系下的融合三维模型。

12、在其中一个实施例中，布针方案包括：单针布针方案和多针布针方案，基于目标对象的组织参数以及消融针的针数、工作时长参数和物理参数进行仿真，生成不同针数场景下所产生多个布针方案，包括：

13、在目标对象的组织参数下，基于不同物理参数的单个消融针在不同工作时长参数进行仿真，获得多个单针布针方案；

14、将至少两个相同或不相同的单针布针方案进行叠加，获得多个多针布针方案。

15、在其中一个实施例中，预设筛选条件包括第一筛选条件、第二筛选条件和第三筛选条件中至少一个筛选条件；第一筛选条件为：布针方案对应的消融区域完全覆盖异常区域，且与目标对象的医学影像中正常组织所对应的正常区域覆盖面积小于预设值；第二筛选条件为布针方案对应的布针点位置至异常区域的路径不经过目标对象的重要器官；第三筛选条件为布针方案对应的消融针的针数最少。

16、在其中一个实施例中，基于预设筛选条件，从多个布针方案中确定最优布针方案，作为目标布针方案，包括：

17、初始化多个布针方案，将多个布针方案作为父代；

18、通过遗传算法的变异算子从多个布针方案中产生多个子代；

19、根据每个父代和子代对应的适应度，从父代与子代中选出多个个体作为下一代，在获取的下一代中筛选最优解；

20、若最优解对应的布针方案不满足预设筛选条件，则返回执行通过遗传算法的变异算子从多个布针方案中产生多个子代的步骤，并继续执行，直至最优解对应的布针方案满足预设筛选条件，判定最优解对应的布针方案为最优布针方案，将最优布针方案作为目标布针方案。

21、在其中一个实施例中，根据每个父代和子代对应的适应度，从父代与子代中选出多个个体作为下一代，在获取的下一代中筛选最优解，包括：

22、确定每种布针方案对应的消融区域与目标对象的医学影像之间的覆盖率；

23、计算每种布针方案对应的覆盖率的适应度，以及布针方案的适应度平均值；

24、将适应度大于适应度平均值的多个布针方案作为下一代，对下一代进行交叉变异，返回执行确定每种布针方案对应的消融区域与目标对象的医学影像之间的覆盖率的步骤，并继续执行，直至输出最优解。

25、在其中一个实施例中，确定每种布针方案对应的消融区域与目标对象的医学影像之间的覆盖率，包括：

26、将目标对象对应的融合三维模型分割为多个立方体，对包含有正常区域的立方体配置第一标签，对包含有异常区域的立方体配置第二标签；第一标签用于表示立方体包含有正常区域；第二标签表示立方体包含有异常区域；

27、将各布针方案对应的消融区域覆盖至融合三维模型的异常区域中，将被消融区域覆盖的立方体的第二标签置换为第三标签，将被消融区域覆盖的立方体的第一标签置换为第四标签；第三标签用于表示立方体包含的异常区域被消融区域覆盖；第四标签用于表示立方体包含的正常区域被消融区域覆盖；

28、统计各布针方案对应的消融区域覆盖至融合三维模型的异常区域后，融合三维模型中第二标签和第四标签的数量；

29、基于第二标签和第四标签的数量，确定每种布针方案对应的消融区域与目标对象的医学影像之间的覆盖率。

30、在其中一个实施例中，所述方法还包括：

31、根据目标布针方案中消融针的物理参数，确定机械臂末端装载的目标消融针的型号；

32、通过机械臂引导定位，将目标消融针插入目标布针方案对应的布针点，实时跟踪目标消融针的针尖移动路径，根据目标消融针的针尖位置与布针点之间的偏差，调整目标消融针的针尖移动路径，直至目标消融针的针尖位置与布针点重合；

33、按照目标布针方案对应的工作时长参数对目标对象执行作业，并检测执行作业的过程中所产生的消融区域和目标布针方案对应的消融区域之间的一致性；

34、若所产生的消融区域和目标布针方案对应的消融区域之间的一致性满足要求，且目标消融针的工作时长参数与目标布针方案对应的工作时长参数一致，则通过机械臂执行目标消融针退针操作。

35、第二方面，本技术还提供了一种消融布针系统。所述系统包括：控制台、机械臂和冷冻消融设备；

36、控制台用于获取目标对象的医学影像中异常组织所对应的异常区域；

37、基于目标对象的组织参数以及消融针的针数、工作时长参数和物理参数进行仿真，生成不同针数场景下所产生多个布针方案；

38、基于预设筛选条件，从多个布针方案中确定最优布针方案，作为目标布针方案；

39、机械臂装载消融针，将消融针进针到布针点；

40、冷冻消融设备用于为消融针提供能量。

41、第三方面，本技术还提供了一种计算机设备。所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：

42、获取目标对象的医学影像中异常组织所对应的异常区域；

43、基于目标对象的组织参数以及消融针的针数、工作时长参数和物理参数进行仿真，生成不同针数场景下所产生多个布针方案；

44、基于预设筛选条件，从多个布针方案中确定最优布针方案，作为目标布针方案。

45、第四方面，本技术还提供了一种计算机可读存储介质。所述计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：

46、获取目标对象的医学影像中异常组织所对应的异常区域；

47、基于目标对象的组织参数以及消融针的针数、工作时长参数和物理参数进行仿真，生成不同针数场景下所产生多个布针方案；

48、基于预设筛选条件，从多个布针方案中确定最优布针方案，作为目标布针方案。

49、第五方面，本技术还提供了一种计算机程序产品。所述计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：

50、获取目标对象的医学影像中异常组织所对应的异常区域；

51、基于目标对象的组织参数以及消融针的针数、工作时长参数和物理参数进行仿真，生成不同针数场景下所产生多个布针方案；

52、基于预设筛选条件，从多个布针方案中确定最优布针方案，作为目标布针方案。

53、上述消融布针方法、系统、计算机设备和存储介质，通过对不同针尖有效长度和不同消融时长的消融针进行线性拟合，获取在不同针数的场景下所产生的多个布针方案，通过最佳方案搜索算法从多个布针方案中搜索预先布针方案，再基于布针点位置至异常区域的路径不经过目标对象的重要器官的筛选标准，从多个预选布针方案中选出目标布针方案，即最佳布针方案，从而可以根据异常区域的体积，自动规划出消融针的个数、针尖有效长度及消融时长，让冷冻消融有效治疗区域完全覆盖异常区域，同时避免治疗区域损害到正常细胞，实现了统一规划的精准布针方案。